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功率因数0.8-0.9正常。功率因数是指交流电路有功功率对视在功率的比值。用户电器设备在一定电压和功率下，该值越高效益越好，发电设备越能充分利用。
功率因数的大小与电路的负荷性质有关，如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1，一般具有电感性负载的电路功率因数都小于1。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。
（来源：文章屋网 ）
沙隆达股份有限公司是一家以氯碱化工为基础，农药化工为主体，精细化工为特色的大型化工企业。主要生产能力为：农药3万吨，烧碱6万吨，化工原料及中间体30万吨，自采盐矿20万吨。下属能源动力厂主要负责水、电、汽、冷等能源的管理和运行。我厂电力系统总装机容量为47500KVA，设有一个110KV变电站、4个10KV区间变电所和4套电解整流装置，共有电力变压器22台，整流变压器4台，年用电量2亿多千瓦时，其中整流装置用电量要占总用电量的三分之二。整流装置平均功率因数比较高，可以达到0.95，但由于整流装置的存在，谐波分量也比较重。其它动力负荷主要是异步电动机，平均功率因数很低，我厂主要针对低压配电网络进行补偿，补偿前整个电力系统的功率因数只有0.87，补偿后整个电力系统功率因数可以达到0.95以上。
影响我厂功率因数的主要原因及对策：
一、异步电动机对功率因数的影响
我厂绝大部分动力负荷都是异步电动机， 异步电动机转子与定子间的气隙是决定异步电动机需要较多无功的主要因素，而异步电动机所耗用的无功功率是由其空载时的无功功率和一定负载下无功功率增加值两部分所组成。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。因此，在选择异步电动机时，既要注意它们的机械性能，又要考虑它们的电器指标，合理选择异步电动机的型号、规格和容量，使其处于经济运行状态，若电动机长期处于低负载下运行，既增大功率损耗，又使功率因数和效率都显著恶化。故从节约电能和提高功率因数的观点出发，必须正确的合理的选择电动机的容量。其次，要提高异步电动机的检修质量，因为异步电动机定子绕组匝数变动和电动机定、转子间的气隙变动时对异步电动机无功功率的大小有很大的影响。
二、电力变压器对功率因数的影响
电力变压器的无功功率消耗，是由于变压器的变压过程是由电磁感应来完成的，是由无功功率建立和维持磁场进行能量转换的。没有无功功率，变压器就无法变压和输送电能。变压器消耗无功的主要成分是它的空载无功功率，提高变压器的功率因数就必须降低变压器的无功损耗，避免变压器空载运行或长期处于低负载运行状态。
三、整流装置对功率因数的影响
单就整流系统而言，其功率因数可达到0.95，但是由于整流系统网侧电流不是正弦波，整流变压器除向电网吸取基波电流外，还向电网送出谐波电流，严重影响并联电容的运行。尽可能减少谐波分量的产生是消除整流装置对功率因数补偿设备影响的根本办法。整流机组的网侧谐波分量与等效相数有密切关系，提高等效相数是抑制谐波产生的有效措施。我公司整流系统共有四台整流变压器，为提高等效相数，我们分别将整流变压器接成/和Y/，从而组成12相整流系统，这时单套6脉波整流的工作原理不变，只是一台整流变压器通过Y/移相使5，7，17，19……次谐波相互抵消，注入系统的只有12K±1次特征谐波，在不增加设备的前提下，达到了最大限度抑制谐波分量，减少了谐波分量对电容运行的影响的目的。
我厂对提高功率因数采取的措施
提高自然功率因数
提高自然功率因数主要是靠提高变压器、电动机负载率、调整负荷结构，使功率因数达到最佳。
二、并联移相电容提高功率因数
由于我公司实际生产工艺中没有使用同步电机，所以我们采用并联移相电容器的方式进行功率因数补偿。
（一）、补偿方式的选择：
根据移相电容器在工厂供电系统中的装设位置，有高压集中补偿、低压成组补偿和低压分散补偿三种方式。
高压集中补偿是将高压移相电容器集中装设在变配电所的10KV母线上，这种补偿方式只能补偿10KV母线前（电源方向）所有线路上的无功功率，而此母线后的厂内线路没有得到无功补偿，所以这种补偿方式的经济效果较后两种补偿方式差。同时因我厂存在整流装置，虽然我们对其进行了调整，但仍然不能完全避免谐波分量的产生。如采用高压集中补偿，会对高压电容器的安全运行造成严重影响。
低压分散补偿，又称个别补偿，是将移相电容器分散地装设在各个车间或用电设备的附近。这种补偿方式能够补偿安装部位前的所有高低压线路和变电所主变压器的无功功率，因此它的补偿范围最大，效果也较好。但是这种补偿方式总的设备投资较大，且电容器在用电设备停止工作时，它也一并被切除，所以利用率不高。
低压成组补偿是将移相电容器装设在车间变电所的低压母线上，这种补偿方式能补偿车间变电所低压母线前的车间变电所主变压器和厂内高压配电线及前面电力系统的无功功率，其补偿范围较大。由于这种补偿能使变压器的视在功率减小从而使变压器容量选得小一些，比较经济，而且它安装在变电所低压配电室内，运行维护方便。同时由于我厂存在谐波源，车间变压器的存在，也起到了隔离和衰减谐波的作用。有利于低压移相电容器的安全稳定运行。
综合以上三种补偿方式的优缺点，根据我厂的实际情况，我们选择了低压成组补偿方式。
（二）、补偿容量的确定
对于车间变（配）电所，安装的容性无功量应等于装置所在母线上的负载按提高功率因数所需补偿的容性无功量与变压器所需补偿的容性无功量之和。
负载所需补偿的装置容量Kvar（千乏）按下式考虑
QC1=P（tgφ1-tgφ2）
Qc1——负荷所需补偿的容性无功量(Kvar)
P——母线上的平均有功负荷功率
φ1——补偿前的功率因数角
φ2——补偿后的功率因数角
2)变压器所需补偿的装置容量Kvar（千乏）按下式考虑：
QC2= (UK%/100+IO%/100 ) Se
Qc2——变压器所需补偿的容性无功量(Kvar)
Uk％——变压器阻抗电压的百分数
I0％——变压器空载电流的百分数
Se——变压器额定容量（KVA）
（三）、低压成组补偿设备的选择：
选择补偿设备，应在充分考虑安全性的同时，根据各厂实际情况，从实用性、可靠性入手，将费效比最大化。
1、投切方式的选择：
电容投切有两种方式：人工投切和自动投切。人工投切对运行人员是件繁重的工作，且难以实现及时准确地操作，影响供电电压质量。我们采用自动投切方式。可实现电容器的自动投切，我们采用了JKG系列无功功率自动补偿控制器，这种控制器能随意设定投入门限、投入延时、切除延时、过压门限、过压延时、欠流切除等参数，能自动跟踪功率因数变化合理选择电容组数，还能在功率因数超前时快速切除已投电容。在我厂的应用中，这种控制方式能满足我厂的实际要求。
2、移相电容器的选择
我厂选用的电容器为BSMJ0.415-18-3型自愈式移相电容器。该电容器的额定工作电压415V，容量18Kvar，三相三角形接法，具有自放电功能，最高过电压110％额定电压，最高过电流130％额定电流。
电容容量的确定要考虑到开关、接触器的容量，补偿梯度大小对电气设备的影响及维修成本，还有各厂实际使用习惯。我厂广泛采用18 Kvar三相移相电容器，我们认为其补偿梯度合理，设备费效比高。
额定电压的确定要考虑到变压器低压母线电压的波动和补偿后母线电压升高的因素，并联补偿移相电容器的额定电压应大于并联补偿移相电容器的实际工作电压。
3、断路器的选择
QF1—QFn为单台电容器提供主保护，我厂选用GV3—M40施耐德空气开关。该开关具有过流和速断保护功能，我们一般将空开过流整定值整定在30A左右，可有效保护电容过电流。该开关分断能力强，分断电流可达35KA，可靠性也比较高，单台电容器故障时能可靠切除，不影响其它电容器的运行。QF我们选用施耐德NS型塑壳断路器，该断路器具有电子式过流和速断保护功能，动作准确可靠，分断能力极强，并具有稳定可靠的限流能力，可作为整套电容器组的后备保护。采用上述两种开关后，我们完全可以将电容故障限制在电容柜内，而不对配电系统产生影响。
补偿效果：
通过对全厂供配电系统安装并联移相电容器组，向电网提供可阶梯调节的容性无功，补偿多余的感性无功，使我厂实际功率因数提高到0.95以上，补偿效果明显。
减少供电损耗，节约电费
以线损为例，我厂年用电量约为2亿千瓦时，补偿前线损率约为5％，补偿后功率因数从0.87提高到0.95，则每年可减低线损约为200万千瓦时，按每度电0.4元计算，可节约电费开支80万元，加上电力系统功率因数奖60万元，每年共计节约电费开支140万元。
提高设备利用率
功率因数从0.85提高到0.95，设备利用率提高11.8% 。减少设备投资，充分发挥设备潜能。
改善供电质量
中图分类号：TM933.3+1
引言：
矿井供用电设备功率因数的高低，对于电力系统有很大的影响。因为，矿井供用电设备功率因数底，所需要的无功功率多，需要发电厂大量发出无公功劳，增加了发、供电设备的容量；另一方面，由于大量输送无功功率，使电网中的电能损耗增加：其次，供电电压的质量也得不到保证。所以，提高矿井供用电设备的功率因数具有非常重大的意义。
正文：
由于大多数用电器（负载）都同时含有电阻和电感，也称感性负载，如：异步电动机，因此分析这类电路有其广泛的代表性。
一、功率因数的重要意义
由交流电路的功率的意义可知，电阻元件是耗能元件，有功功率P=UI=I2=U2/R，电感、电容元件则都是储能元件，p=0，它们不消耗功率，只与电源进行能量交换。在一般的电路中，将有热能的消耗也有能量的交换。在这样的电路中，总电压和电流相之间相位差（φ角）的余弦值，也就是负载取用的有功功率与电源供给的铈在功率的比值叫做电路的功率因数，即COSφ=P/UI=P/S， COSφ功率因数的高低对发电机、变压器、电缆的利用利用率有关：
1-1、电源能力的发挥与COSφ功率因数成正比。
电源设备在工作时，总想产生与它的额定视在功率相等的最大有功功率，发挥最大效益。如：一台交流发电机、额定参数为：Ve=1000V、Ie=100I、Se=100kVA，问当负载功率因数分别为：COSφ1= 0.8、COSφ2= 0.2时，这台发电机能发出多少有功功率？则
P1=VeIe COSφ1=80000W P2=VeIe COSφ2=20000W 。
所以，同一个电源设备，由于负载的COSφ高低不同，设备的发挥有着明显差别。这是值得注意的问题。当电动机的负载率从小逐渐增大时，功率因数也从小逐渐增大。一般电动机的负载率在0.8左右时效率和功率因数最高。负载率低于0.8以下时，效率和功率因数下降。当负载率底于0.5 以下时，功率和功率因数急剧下降，此时电力损耗较多。因此，必须合理选择电动机容量，使其接近满载运行。
1-2、线路损失功率与COSφ功率因数成反比，功率越小越好，节省能量越多越好。实际负载大多数是电感性的，感性负载 通过具有rL 、xL的导线联至电源。感抗虽然不消耗功率，但当它与电源进行能量交换时，必须要在连接电源与负载的导线上引起功率消耗。就是说，电源向负载输送的能量，除了负载中电阻成分消耗的以外，还包括电感中的磁场能。但后一部分能量并没有被消耗掉，而是在一定时期内送回电源，这样一来一往自然会在线路上产生功率损耗，如果负载电抗成分大即功率底，而且是远距离大功率的输电系统，则这部分功率损耗是很可观的，在电力系统中，提高功率因数是一件很有意义的措施。
二、如何提高功率因数
2-1、自然提高功率因数的方法
（一）正确选择电动机容量，使其接近满载运行。
当电动机的负载率从小逐渐增大时，功率因数也从小逐渐增大。一般电动机的负载率在0.8左右时效率和功率因数最高。当负载率低于0.8以下时，效率和功率因数下降。当负载率低于0.5以下时，效率和功率因数急剧下降，此时电力损耗较多，如下图所示：
因此，必须合理选择电动机容量，使其接近满载运行。如有电动机轻载运行时，可以选用容量适当的电动机进行更换。更换电动机之前，应当掌握原有电动机的起动情况。
（二）对于轻负荷的异步电动机，可以降低电压运行。
对于一千伏以下，负载率经常小于35 ～ 40 %的异步电动机，可采用电动机外部或内部改接线的方法实现降压运行。
1、 电动机外部改接线
1） 当需要大的起动转矩时，起动时接成三角形，运行时换接成星形。
2） 当不需要大的起动转矩时，可将其接成星形。
这种方法只适用于电动机的接线盒内具有六个接线柱的情况。
2、 电动机内部改接线
凡不具备外部改接线条件的电动机，可采用改变内部接线的方法。对于负载率很底仅达25%左右的异步电动机，采用外部和内部改接线的方法，不仅可以节电，而且可使功率因数提高。
（三）变压器合理选择和使用
变压器的选择和使用不合理，也会消耗很多的电能。因此，必须将平均负荷率小于30%的变压器用容量适当的变压器进行替换。但当变压器的平均负荷率大于30%时，应该结合具体情况进行技术经济比较。通常，负载率大于50%的变压器效率较高，功率因数也较高不应更换。
（四）采用同容量的同步电动机代替异步电动机
凡是在生产条件许可的情况下，均可采用同步电动机代替异步电动机。大家知道，同步电动机在过激磁时，功率因数是超前的。因此，它可以提高电网的功率因数。
（五）能用鼠笼型异步电动机的地方，尽量不用绕线型异步电动机
凡是可以用鼠笼型异步电动机的地方，应尽量不用绕线型异步电动机。这是因为同容量同转速的鼠笼型异步电动机比绕线型异步电动机的功率因数提高5%，效率也高3%左右。
2-2、人工补偿提高功率因数的方法
（一）在感性负载两端并联适当电容可以提高电路的功率因数，并联电容可以在负载功率及端电压不变的条件下，减小电流的无功分量，如下图所示：
感性负载并接电容器
（二）同步补偿机 对于区域电网的电压和功率因数特别低时，可采用同步补偿机补偿的方法。由于同步补偿机价格很贵，所以矿井供电一般不采用同步补偿机。
（三）静电电容器 由于静电电容器具有重量轻、安装方便、投资省、故障范围小、有功功率损耗小、容易维护等优点。所以，安装静电电容器提高功率因数的方法，在矿井供电中得到了广泛地应用。
结束语：希望从事电力工程的同志，关心重视这一问题，因为它关系到国民经济的发展，急需的电能是否合理应用的问题。
参考文献
[1]刘介才主编.工厂供电. 北京：机械工业出版社，2012.
[2]李汝火主编. 电气节能技术.北京：水利电力出版社，2010.
中图分类号:TM715文献标识码:A文章编号:1009-2374 (2010)12-0093-02
功率因数是供用电系统的一项重要技术经济指标,在电力系统中,随着变压器和交流电动机等电感性负载的广泛使用,电力系统的供配电设备中经常流动着大量的感性无功电流。这些无功电流占用大量的供配电设备容量,同时增加了线路输送电流,因而增加了馈电线路损耗,使电力设备得不到充分利用。用电设备在消耗有功功率的同时,还需大量的无功功率由电源送往负荷,功率因数反映的是用电设备在消耗一定的有功功率的同时所需的无功功率。作为解决问题的办法之一,就是采用无功功率补偿装置,使无功功率就地得到补偿,提高设备的利用效率。
在电力网的运行中,功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度,我们希望的是功率因数越大越好。这样电路中的无功功率可以降到最小,视在功率将大部分用来供给有功功率,从而提高电能输送的功率。
一、影响功率因数的主要因素
电网中的电力负荷如电动机、变压器等,属于既有电阻又有电感的电感性负载。电感性负载的电压和电流的相量间存在着一个相位差,这个相位差(Φ)的余弦叫做功率因数,用符号cosΦ表示,在数值上功率因数是有功功率和视在功率的比值,即cosΦ=P/S。功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度,我们希望的是功率因数越大越好。只有把电路中的无功功率降到最小,才能将视在功率大部分用来供给有功功率,改善供电效率。
许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的,如配电变压器、电动机等,它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率,因此,所谓的“无功”并不是“无用”的电功率,只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已;因此在供用电系统中除了需要有功电源外,还需要无功电源,两者缺一不可。
大量的电感性设备,如异步电动机、感应电炉、交流电焊机等设备是无功功率的主要消耗者。据有关统计,在工矿企业所消耗的全部无功功率中,异步电动机的无功消耗占了60%～70%;而在异步电动机空载时所消耗的无功又占到电动机总无功消耗的60%～70%。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。
变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10%~15%,
它的空载无功功率约为满载时的1/3。因而,为了改善电力系统和企业的功率因数,变压器不应空载运行或长期处于低负载运行状态。
供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响。 当供电电压高于额定值的10%时,由于磁路饱和的影响,无功功率将增长得很快,据有关资料统计,当供电电压为额定值的110%时,一般无功将增加35%左右。当供电电压低于额定值时,无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以,应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。
二、无功功率与无功补偿
(一)无功功率的产生
在具有电感或电容的电路中,在每半个周期内,电感(或电容)把电源能量变成磁场(或电场)能量贮存起来,然后再把贮存的磁场(或电场)能量释放返回给电源。这种情况下只是进行能量的交换,并没有真正消耗能量,我们把这个交换的功率值称为无功功率。正因为如此,无功功率比较抽象,它在电路中来回流动。尽管无功功率说明一个元件的平均功率为零,但它代表了在电感或电容中储存及释放磁场能量或电场能量所需要的真实功率。在电力网中,在电源、电感元件和电容元件之间发生能量的交换。与无功功率相关的能量是储存的电感性及电容性能量之和。
无功功率决不是无用功率,它的用处很大。电动机需要建立和维持旋转磁场,使转子转动,从而带动机械运动,电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率,才能使变压器的一次线圈产生磁场,在二次线圈感应出电压。因此,没有无功功率,电动机就不会转动,变压器也不能变压,交流接触器不会吸合。
(二)无功功率的危害
无功功率的增加,会导致电流增大和视在功率增加,从而使发电机、变压器及其他电气设备容量和导线容量增加,也降低了发电机的有功功率的输出,降低了输变电设备的供电能力。无功功率的增加,使总电流增大,因而使设备及线路的损耗增加,这是显而易见的。无功功率的增加,使线路及变压器的电压降增大,如果是冲击性无功功率负载,还会使电压产生剧烈波动,使供电质量严重降低。
无功功率还造成了低功率因数运行和电压下降,使电气设备容量得不到充分发挥。所以我们要尽量减小无功功率的影响:(1)大量的电感性设备,如异步电动机、感应电炉、交流电焊机等设备是无功功率的主要消耗者。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率;(2)变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10%～15%,它的空载无功功率约为满载时的1/3。因而,为了改善电力系统和企业的功率因数,变压器不应空载运行或长期处于低负载运行状态;(3)供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响。当供电电压高于额定值的10%时,由于磁路饱和的影响,无功功率将增长得很快,所以应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。
(三)无功补偿
1.补偿原理。设补偿后无功功率为Qc,使电源输送的无功功率减少为Q’=Q-Qc,功率因数由cosΦ提高到cosΦ’,视在功率S减少到S’,视在功率的减小可相应减小供电线路的截面和变压器的容量,降低供用电设备的投资。
可知,采用无功补偿措施后,因为通过电力网无功功率的减少,降低了电力网中的电压损耗,提高了用户的电压质量。由于越靠近线路末端,线路的电抗X越大,因此越靠近线路末端装设无功补偿装置效果越好。
2.补偿的作用。(1)提高电网及负载的功率因数,降低设备所需容量,减少不必要的损耗;(2)稳定电网电压,提高电网质量,而在长距离输电线路中安装合适的无功补偿装置可提高系统的稳定性及输电能力;(3)在三相负载不平衡的场合,可对三相视在功率起到平衡作用。
三、功率因数与功率效率关系
(一)提高功率因数及相应地减少电费
根据国家颁布的“功率因数调整电费办法”规定三种功率因数标准值,相应减少电费:(1)高压供电的用电单位,功率因数为0.9以上;(2)低压供电的用电单位,功率因数为0.85以上;(3)低压供电的农业用户,功率因数为0.8以上。
根据“办法”,补偿后的功率因数以分别不超出0.95、0.94、0.92为宜,因为超过此值,电费并没有减少,相反造成设备投资增加,有可能造成过补偿程度,等效功率因数下降。
(二)降低系统的能耗
功率因数的提高,减少线路中输送的无功功率,也就减少了线路输送的电流中无功电流成分,降低了线路损耗及变压器的铜耗。
(三)减少了线路的压降
由于线路输送电流降低,造成线路能耗降低,电能损失与电压平方成反比,系统的线路电压损失相应减小,有利于系统电压的稳定。
(四)增加了供电功率,减少了用电容量费
对原有供电设备在同样有功功率下,cosφ提高,负荷电流减小,因此向负荷传输功率所经过的变压器、开关、导线等配电设备都增加了功率储备,发挥了设备的潜力。对于新建项目来说,降低了变压器容量,减少了投资费用,同时也减少了运行后的基本电费。
(五)电容补偿容量的选定
1.集中补偿容量确定。先进行负荷计算,确定有功功率P和无功功率Q,补偿前功率因数为cosф1,要补偿到的功率因数为cosф2,则补偿容量QC=P(tgф1-tgф2)。
2.就地补偿电容器容量确定。就地补偿电容器容量选择的主要参数是励磁电流,因为不使电容器造成自励是选用电容器容量的必要条件。负载率越低,功率因数越低;极数愈多,功率因数越低;容量愈小,功率因数越低。但由于无功功率主要消耗在励磁电流上,随负载率变化不大,因此应主要考虑电动机容量和极数这两个参数,才能得到最佳补偿效果。
四、尽可能提高系统自然功率因数
提高自然功率因数是在不添置任何补偿设备,采用降低各用电设备所需的无功功率减少负载取用无功来提高工矿企业功率因数的方法,它不需要增加投资,是最经济的提高功率因数的方法。下面将对提高自然功率因数的措施作一些简要的介绍:
(一)合理化使用电动机
若电动机长期处于低负载下运行,既增大功率损耗,又使功率因数和效率都显著恶化。故从节约电能和提高功率因数的观点出发,必须正确地合理地选择电动机的容量。
(二)定期检修
异步电动机定子绕组匝数变动和电动机定、转子间的气隙变动时对异步电动机无功功率的大小有很大的影响。
(三)同步运行
调节电机的励磁电流,使其处于过激状态,就可以使同步电机向电网“送出”无功功率,减少电网输送给工矿企业的无功功率,从而提高了工矿企业的功率因数。因而只要调节电机的直流励磁电流,使其呈过激状态,即能向电网输出无功,从而达到提高低压网功率因数的目的。
(四)配变运行
对负载率比较低的配变,一般采取“撤、换、并、停”等方法,使其负载率提高到最佳值,从而改善电网的自然功率因数。
总之,了解影响功率因数的主要因素和提高功率因数的几种方法,我们可以在应用的过程中,根据具体情况进行分析,在技术经济上综合考虑补偿方式,从而达到电气设备经济运行的目的,带来技术上的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]徐进,王晓雪.功率因素测量方法探讨[J].西北纺织工学院学报,1995,(2).
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[4]曾艳华,沈博,谭超.功率因数补偿装置设计[J].工业控制计算机,2008,(9).
功率因数是指电力网中线路的视在功率供给有功功率的消耗所占百分数。在电力网的运行中，我们所希望的是功率因数越大越好，如能做到这一点，则电路中的视在功率将大部分用来供给有功功率，以减少无功功率的消耗。用户功率因数的高低，对于电力系统发、供、用电设备的充分利用，有着显著的影响。适当提高用户的功率因数，不但可以充分地发挥发、供电设备的生产能力、减少线路损失、改善电压质量，而且可以提高用户用电设备的工作效率和为用户本身节约电能。因此，对于全国广大供电企业、特别是对现阶段全国性的一些改造后的农村电网来说，若能有效地搞好低压补偿，不但可以减轻上一级电网补偿的压力，改善提高用户功率因数，而且能够有效地降低电能损失，减少用户电费。其社会效益及经济效益都会是非常显著的。
一、影响功率因数的主要因素
首先我们来了解功率因数产生的主要原因。功率因数的产生主要是因为交流用电设备在其工作过程中，除消耗有功功率外，还需要无功功率。当有功功率P有一定时，如减少无功功率P无，则功率因数便能够提高。在极端情况下，当P无=0时，则其功率因素=1。因此提高功率因数问题的实质就是减少用电设备的无功功率需要量。影响功率因素主要是下面几个方面。
（一）异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的主要设备
异步电动机的定子与转子间的气隙是决定异步电动机需要较多无功的主要因素。而异步电动机所耗用的无功功率是由其空载时的无功功率和一定负载下无功功率增加值两部分所组成的。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。变压器消耗无功的主要成份是它的空载无功功率，它和负载率的大小无关。因而，为了改善电力系统和企业的功率因数，变压器不应空载运行或长其处于低负载运行状态。
（二）供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响
当供电电压高于额定值的10%时，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长得很快，据有关资料统计，当供电电压为额定值的110%时，一般工厂的无功将增加35%左右。当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以，应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。
（三）电网频率的波动也会对异步电机和变压器的磁化无功功率造成一定的影响
我们知道了影响电力系统功率因数的一些主要因素，因此我们要寻求一些行之有效的、能够使低压电力网功率因数提高的一些实用方法，使低压网能够实现无功的就地平衡，达到降损节能的效果。
二、低压网无功补偿的一般方法
低压无功补偿我们通常采用的方法主要有三种：随机补偿、随器补偿、跟踪补偿。下面简单介绍这三种补偿方式的适用范围及使用该种补偿方式的优缺点。
1. 随机补偿
随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接，通过控制、保护装置与电机，同时投切。随机补偿适用于补偿电动机的无功消耗，以补偿磁无功为主，此种方式可较好地限制农网无功峰荷。
随机补偿的优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，而且不需频繁调整补偿容量。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等特点。
2. 随器补偿
随器补偿是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧，以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。配变在轻载或空载时的无功负荷主要是变压器的空载励磁无功，配变空载无功是农网无功负荷的主要部分，对于轻负载的配变而言，这部分损耗占供电量的比例很大，从而导致电费单价的增加，不利于电费的同网同价。
随器补偿的优点是：接线简单、维护管理方便、能有效地补偿配变空载无功，限制农网无功基荷，使该部分无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低无功网损，具有较高的经济性，是目前补偿无功最有效的手段之一。
3. 跟踪补偿
跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器组补偿在大用户0.4kv母线上的补偿方式。适用于100kVA以上的专用配变用户，可以替代随机、随器两种补偿方式，补偿效果好。
跟踪补偿的优点是：运行方式灵活，运行维护工作量小，比前两种补偿方式寿命相对延长、运行更可靠。但缺点是控制保护装置复杂、首期投资相对较大。但当这三种补偿方式的经济性接近时，应优先选用跟踪补偿方式。
三、采取适当措施，设法提高系统自然功率因数
提高自然功率因数是在不添置任何补偿设备，采用降低各用电设备所需的无功功率减少负载取用无功来提高工矿企业功率因数的方法，它不需要增加投资，是最经济的提高功率因数的方法。下面将对提高自然功率因数的措施作一些简要的介绍。
1. 合理使用电动机（下转第122页）
（上接第199页）
合理选用电动机的型号、规格和容量，使其接近满载运行。在选择电动机时，既要注意它们的机械性能，又要考虑它们的电器指标。若电动机长期处于低负载下运行，既增大功率损耗，又使功率因数和效率都显著恶化。故从节约电能和提高功率因数的观点出发，必须正确地合理地选择电动机的容量。
2. 提高异步电动机的检修质量
实验表明，异步电动机定子绕组匝数变动和电动机定、转子间的气隙变动时对异步电动机无功功率的大小有很大的影响。
3. 采用同步电动机或异步电动机同步运行提高功率因数
由电机原理知道，同步电动机消耗的有功功率取决于电动机上所带机械负荷的大小，而无功取决于转子中的励磁电流大小，在欠激状态时，定子绕组向电网“吸取”无功，在过激状态时，定子绕组向电网“送出”无功。因此，只要调节电机的励磁电流，使其处于过激状态，就可以使同步电机向电网“送出”无功功率，减少电网输送给工矿企业的无功功率，从而提高了工矿企业的功率因数。异步电动机同步运行就是将异步电动机三相转子绕组适当连接并通入直流励磁电流，使其呈同步电动机运行，这就是“异步电动机同步化”。因而只要调节电机的直流励磁电流，使其呈过激状态，即能向电网输出无功，从而达到提高低压网功率因数的目的。
4. 合理选择配变容量，改善配变的运行方式
对负载率比较低的配变，一般采取“撤、换、并、停”等方法，使其负载率提高到最佳值，从而改善电网的自然功率因数。
功率因数就是指交流电路有功功率对视在功率的比值。用户电器设备在一定电压和功率下，该值越高效益越好，发电设备越能充分利用，其常用cosΦ表示。
功率因数的大小与电路的负荷性质有关，如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1，一般具有电感性负载的电路功率因数都小于1。
（来源：文章屋网 ）
随着现代工业的发展，人们对电能的需求量越来越大，对电能质量的要求也越来越高。目前电力网中的电力负荷如感应式异步电动机、变压器等，大部分属于感性负载，在运行过程中需要向这些设备提供相应的无功功率，使电网的功率因数降低。为了对电力负荷设备进行更好的监测，针对具体情况采取相应的措施，有必要对电网的功率因数进行检测。在三相电网的功率因数测量中，一般假设电网是三相平衡的，此时任意一相的功率因数就相当于三相系统的功率因数。由于测量单相功率因数需要中性点（如果采用三相四线制），在某些应用场合有很大的不便，因此本文提出了通过采样三相中一相的电流以及另外两相的线电压之间的相位差来得到三相系统的功率因数的检测方法。
由于利用该方法测量功率因数的接线方式有12种，每种接线方式的相位关系又不一样，所以功率因数的计算以及超前滞后的判断方法也有些差别。因此如何使功率因数的检测与接线方式无关将成为一个重点。由于相关文献较少，因此对与接线无关的三相功率因数检测方法进行研究有着重要意义。
本文利用电网三相电压、电流间的相位角关系，通过直接检测相电流相邻的方波信号上升沿的时间差以及相电流和线电压的相邻的两个方波的上升沿的时间差，来确定功率因数以及功率因数的超前滞后情况，从而得到了一种与接线无关的三相功率因数检测方法。
1工作原理
设三相的电压分别为Ua、Ub、Uc，电流分别为Ia、Ib、Ic，假设电网三相平衡，则它们的表达式如下：
Ua＝UmSinωt
Ub＝UmSin(ωt－120°)
Uc＝UmSin(ωt＋120°)
Ia＝ImSin(ωt－φ）
Ib＝ImSin（ωt－φ－120°）
Ic＝ImSin（ωt－φ＋120°）
式中，Um表示每相电压幅值，Im表示每相电流幅值，ω表示角频率，表示相电流滞后相电压的相角（功率因数角）。由此可以得到：
其中，－Ia表示负A相电流，－Ib表示负B相电流，－Ic表示负C相电流。可见，采用其中一相的相电流和另外两相的线电压之间的相位差来测量功率因数的接线方式有12种，分别为：Ia，Ubc；Ia，Ucb；Ib，Uca；Ib，Uac；Ic，Uab；Ic，Uba；－Ia，Ubc；－Ia，Ucb；－Ib，Uca；－Ib，Uac；－Ic，Uab；－Ic，Uba。下面以Ia，UbcI型接线和Ia，UcbII型接线两种接线方式来讨论的计算。
1．1I型接线φ的计算
设α为Ubc滞后Ia的相角，由于Ia滞后Ua的相角为φ，而Ubc滞后Ua的相角为90°，所以有α＝90°－φ。针对三种负载情况，α表达式如下：
在电路设计中，若把A相相电流和Ubc线电压的采样信号放大后，再进行上升沿过零触发，即可得到反映相位的方波信号。针对纯阻性负载、容性负载和感性负载，经过上升沿过零触发后可得到相电流和线电压的方波信号，从而得到如图1（a）所示的一组波形，从上到下分别为相电流与线电压的正弦波、上升沿过零触发后的方波、纯阻性负载电流与电压上升沿时间差、容性负载电流与电压上升沿时间差(图中取φ＝－45°)、感性负载电流与电压上升沿时间差(图中取φ＝45°)。τ为相电流与线电压的上升沿的时间差，τ的宽度随φ的变化而变化。
图1A相相电流与线电压波形图
设T为正弦波的周期，则τ和T满足下面的表达式：
显然，α＝（τ／T）×360°。根据α与的关系，可以得到：
因此，针对A相电流Ia和线电压Ubc的接线方式，超前滞后的判断和相位角的绝对值｜｜的计算表达式如下：
T／4＜τ≤T／2，超前；
0≤τ＜T／4，滞后；
｜φ｜＝｜（τ／T）×360°－90°｜（1）
1．2II型接线的计算
设α为Ucb滞后Ia的相角，由于Ia滞后Ua的相角为，而Ucb滞后Ua的相角为270°，所以α＝270°－。针对三种负载情况，有如下表达式：
同理，按照Ia、Ubc的分析方法，可以得到如图1（b）所示的一组波形。此时τ和T满足下面表达式：
显然，α＝（τ／T）×360°。根据α与角的关系，可以得到：
因此，针对A相电流Ia和线电压Ucb的接线方式，超前滞后的判断和相位角的绝对值｜｜的计算表达式如下：
3T／4＜τ≤T，超前；
T／2≤τ＜3T／4，滞后；
｜｜＝｜τ／T×360°－270°｜（2）
1．3与接线无关的功率因数测量原理
采用同样的分析方法，可以发现－Ia，Ucb；Ib，Uca；－Ib，Uac；Ic，Uab；－Ic，Uba等五种接线方式的相对位置的波形图与Ia，Ubc接线方式的一样，其的计算同式（1）；而－Ia，Ubc；Ib，Uac；－Ib，Uca；Ic，Uba；－Ic，Uab等五种接线方式的相对位置的波形图与Ia，Ucb接线方式的一样，其的计算同式（2）。
因此，直接检测相电流的两个相邻的方波信号上升沿的时间差，即可得到周期T；检测相电流线电压的相邻的两个上升沿过零触发方波的上升沿的时间差，即可得到时间τ；根据τ落在周期T的范围可确定接线方式是属于I型还是II型，然后参照相应的计算公式可以很容易算出相位角以及超前滞后情况，从而得到三相系统的功率因数，这样就可以做到功率因数的检测与具体的三相接线方式无关。
2信号的获取
由与接线无关的三相功率因数测量方法的工作原理可知，获取三相电网中一相的相电流和另外两相的线电压信号是本测量方法实现的一个重点。下面简述该测量方法的信号获取过程。
关键词：功率因数，研究。
（一）提高功率因数对矿山企业和电力系统的好处如下：
1、提高电力系统供电能力
在发电和输、配电设备的安装容量一定时，提高用户的功率因数，相应减少无功功率的供给，则在同样设备条件下，电力系统输出的有功率可以增加，增大了电力系统的供电能力。
2.降低输电线路中的功率损耗
当线路额定电压Un和输送的有功功率P均保持恒定时，则网路中的功率损耗与功率因数的平方成反比。
3.减少电能传输过程中的电压损失，提高供电质量
由于用户功率因数的提高，使网路中的电流减少。因此，网路的电压损失减少，网路末端用电设备的电压质量提高。
4.降低电能成本
由于从发电厂发出的电能有一定的总成本，提高功率因数可减少网路和变压器中的电能损耗，在发电设备容量不变的情况下，供给用户的电能就相应增多了，每度电的总成本就会降低。
由上述原因可知，提高用户功率因数对充分利用现有的输电、配电及电源设备，保证供电质量，减少电能损失，降低产品的成本，提高经济效益具有重大意义。所以，我国电力部门实行电力奖惩制度。对于功率因数高于0.9的给予奖励，对于功率因数低于0.9的进行处罚。
（二）提高功率因数的方法
当有功功率户一定时，减少无功功率便能提高功率因数。交流用电设备、电动机、变压器等建立磁场需要激磁无功功率Q1，同时还消耗漏磁无功功率Q2。其所需要的无功功率为
Q=Q1+Q2
其中
式中 Φm——交流磁通最大值，Wb；
Bm——磁感应强度最大值，T；
f———交流电的频率，Hz；
Rμ——磁路的磁阻，1/H；
μ——磁路的磁导率，H/m；
V——磁路的体积，m3；
U——激磁电压，V；
I——负荷电流，A；
X2———漏磁感抗，Ω；
K、K'、K"——常数。
由式（2—39）和式（2—40）可知，提高功率因数的方法如下：
1.正确选择电气设备
（1）选气隙小、磁阻Rμ小的电气设备。如选电动机时，若没有调速和启动条件的限制，则应尽量选择鼠笼式电动机。
（2）同容量下选择磁路体积小的电气设备。如高速开启式电机，在同容量下，体积小于低速封闭式和隔爆型电机。
（3）不需要调速、持续运行的大容量电机，如主要通风机等，有条件时可选择同步电动机，使其过激磁运行，提供超前无功功率进行补偿，使电网总的无功功率减小。
2.电气设备运行合理
（1）消除严重欠载运行的电机和变压器。对于负荷小于40%额定功率的感应电动机，在能满足启动、工作稳定性等要求条件下，应以小容量电机更换或将原为三角形接法的绕组改为星形接，降低激磁电压。对于变压器，当其平均负荷小于额定容量的30%时，应更换变压器或调整负荷。
（2）合理调度安排生产工艺流程，限制电气设备空载运行。
（3）提高维护检修质量，保证电机的电磁特性符合标准。
3.人工补偿无功功率
矿山企业为了使功率因数达到规定值以上，一般都采用并联电容器的方法进行人工补偿。电力电容器具有投资省、有功功率损失小、运行维护方便、故障范围小等优点。
电容器的缺点是当通风不良或因电网高次谐波造成电容器过负荷使运行温度过高时，易出现外壳鼓肚、漏油，甚至爆炸和引起火灾。因此，规定电容器组应独立设室。
若补偿前功率因数为 ， 补偿后提高到 ，如图2—6所示，则补偿所用的电力电容器容量应为
式中 Pav——全矿有功平均负荷，kW；
PcaΣ——全矿有功计算负茶，kW；
Kav——平均负荷系数，
上式是按全矿平均负荷计算的所需补偿电容量，过去也有按全矿最大负荷PcaΣ进行计算的。
如果按 PcaΣ计算所需补偿的无功功率Qc，则当P
在提高电力系统的功率因数时，应选择并联电容器。电容器的额定电压应与其接人电网的工作地点电压相适应。
因每台电容器的无功容量为Qcl=ωClU2，可知电容器的实际补偿量与其端电压的平方成正比，所以电容器（柜）的数量N可按下式确定：
式中Qcl——每个电容顺（柜）的容量，kvar；
U——电容器装设处的电网电压，kV；
UN.c——电容器的额定电压，kV。
每相所需电容器台数为
（三）电容器的补偿方式和连接方式
1.电容器的补偿方式
电容器的补偿方式有三种，即单独就地补偿方式、分散补偿方式和集中补偿方式。
（1）单独就地补偿方式。将电容器直接与用电设备并联，共用一套开关设备。这种补偿方式的特点是补偿效果最好，不但能减少高压电源线路和变压器的无功负荷，而且能减少干线和分支线的无功负荷。其缺点是电容器将随着用电设备—同工作和停止，所以利用率较低，投资大，管理不方便。这种补偿方式只适用于长期运行的大容量电气设备及所需无功补偿容量较大的负荷，或由较长线路供电的电气设备。
（2）分散补偿方式。将全部电容器分别安装于各配电用户的母线上，各处电压等级可能不同。这种补偿方式的优点是电容器的利用率比单独就地补偿方式高，能减少高压电源线路和变压器中的无功负荷。其缺点是不能减少干线和分支线的无功负荷，操作不够方便，初期投资较大。
在供用电系统中除了有功电源还有无功电源，两者缺一不可，感性负载过多时，其功率因数都较低，影响了线路及配电变压器的经济运行，就必须通过合理配置无功功率补偿设备，以提高系统的功率因数，从而达到节约电能，降低损耗的目的。
1功率因数与无功功率的关系
电压与电流之间的相位差（φ）的余弦叫做功率因数，用符号cosφ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cosφ=P/S。
P2+Q2=S2
在电力网的运行中，功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度，我们希望的是功率因数越大越好。这样电路中的无功功率可以降到最小。
2输配电线路的有功功率损耗与功率因数的关系
由于导线存在着电阻，电流通过线路时，线路自身产生有功功率损耗，其有功功率损耗又与电流平方成正比。所以，线路在输送一定的有功功率时，线路自身产生的有功功率损耗与功率因数的平方成反比，提高功率因数就能降低线路的有功功率损耗。
3变压器的铜损耗与功率因数的关系
变压器在运行中，输出一定的有功功率时，其铜损耗与变压器所带负荷视在功率的平方成正比，而视在功率又与变压器的功率因数成反比，所以，提高功率因数就能使变压器的铜损耗下降。
4变压器所需容量与功率因数的关系
由于变压器在输出一定有功功率时，其视在功率与变压器的功率因数成反比，所以当变压器输出一定有功功率时，功率因数提高就能减少变压器的需要容量，从而提高变压器的供电能力。
二、提高功率因数
一影响功率因数的主要因素
1大量的电感性设备，如异步电动机、感应电炉等设备是无功功率的主要消耗者。在工矿企业所消耗的全部无功功率中，异步电动机的无功功耗占了60%～70%；而在异步电动机空载时所消耗的无功又占到电动机总无功消耗的60%～70%。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能的提高负载率。
2变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10%～15%，它的空载无功功率约为满载时的1/3.因而，为了改善电力系统和企业的功率因数，变压器不应空载运行或长期处于低负载运行状态。
3供电电压超过规定范围也会对功率因数造成很大的影响。当供电电压高于额定值的10%时，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长得很快，供电电压为额定值的110%时，一般无功将增加35%左右。当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。
二无功补偿的一般方式
1采取适当措施，设法提高系统自然功率因数
提高自然功率因数是不需要任何补偿设备投资，仅采取各种管理上或技术上的手段来减少各种用电设备所消耗的无功功率，这是一种最经济的提高功率因数的方法：
1） 合理选择电动机的容量，使其接近满负荷运转。
2） 对实际负荷不超过额定容量40%的电动机，应更换为小容量电动机。
3） 合理安排和调整工艺流程，改善用电设备的运转方式，应限制感应电动机空负荷运转。
4） 正确选择变压器，提高变压器的负荷率（一般为75%～80%较为合适）。对于负荷率低于30%的变压器，应予以更换。
5） 对于负荷率在60%～90%的绕线转子异步电动机，必要时可以使其同步化，此时电动机可以向电力系统输出无功功率。
2人工补偿功率因数
用户功率因数仅靠提高自然功率因数一般是不能满足要求的，因此，还必须进行人工补偿，无功补偿通过采用的方法主要有3种：低压个别补偿、低压集中补偿、高压集中补偿。
1） 低压个别补偿
低压个别补偿就是根据个别用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散地与用电设备并接，它与用电设备共用一套断路器。通过控制、保护装置与电机同时投切。随机补偿适用于补偿个别大容量且连续运行（如大中型异步电动机）的无功消耗，以补励磁无功为主。低压个别补偿的优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也推出，因此不会造成无功倒送。具有投资少、占位小，安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等优点。
2） 低压集中补偿
低压集中补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧，以无功补偿投切装置作为控制保护装置，根据低压母线上的无功负荷而直接控制电容器的投切。电容器的投切是整组进行，做不到平滑的调节。低压补偿的优点：接线简单、运行维护工作量小，使无功就地平衡，从而提高配变利用率。
3） 高压集中补偿
高压集中补偿是指将并联电容器组直接装在变电所的6～10kV高压母线上的补偿方式。适用于用户远离变电所或在供电线路的末端，用户本身又有一定的补偿作用；补偿装置根据负荷的大小自动投切，从而合理地提高了用户的功率因数，避免功率因数降低导致电费的增加。
3无功电源
电力系统的无功电源除了同步电机外，还有静电电容器、静止无功补偿器以及静止无功发生器，除电容器外，其余几种既能吸收容性无功又能吸收感性无功。
1） 同步电机
同步电机中有发电机，电动机和调相机3种。同步发电机是唯一的有功电源，同时又是最基本的无功电源，以滞后功率因数运行为主，向系统提供无功，但必要时，也可以减小励磁电流，使功率因数超前，即所谓的“进相运行”，以吸收系统多余的无功。同步调相机是空载运行的同步电机，优点是能在欠励或过励的情况下向系统吸收或供出无功，装有自励装置的同步电机能根据电压平滑地调节输入或输出的无功功率。但他有功损耗大、运行维护复杂、影响速度慢、进来已逐渐退出电网运行。
2） 并联电容器
并联电容器补偿是目前使用最广泛的一种无功电源，由于通过电容器的交变电流在相位上正好超前于电容器极板上的电压，相反于电感中的滞后，并联电容器本身功耗很小，装设灵活，节省投资；由它向系统提供无功可以改善功率因数，减少由发电机提供的无功功率。
3） 静止无功补偿器
静止无功补偿器是由晶闸管所控制投切电抗器和电容器组成，由于晶闸管对于控制信号反应极为迅速，而且通断次数也可以不受控制。当电压变化静止补偿器能快速、平滑地调节，以满足动态无功补偿的需要，同时还能做到分相补偿；对于三相不平衡负荷及冲击负荷有效较强的适应性；但由于晶闸管控制对电抗器的投切过程中会产生高次谐波，为此需加专门的滤波器。
4） 静止无功发生器
居民生活和工业用电量的逐步增加，电力资源日益紧张，相关节能降损的要求愈来愈受到国家和社会的重视。在供电系统中，合理采用节能技术，提高相关工作效率和供电效率，想方设法减少能力损耗是当前供电电路进行工作时需要考虑的主要部分。供电系统中可采用的节能降损的技术可以从多方面来开展，变压器功率损耗便是其中一种，主要有改善功率因数，选择节能变压器，合理调配变压器的负荷和容量，选择运行方式提高工作效率。本文主要针对变压器功率因数的改善来实现节能降耗的目的。
一、 功率因数相关问题
变压器运行时所带实际负荷与其额定功率的比值称为负载系数，运行时的功率损失简称功耗，每传输单位电功率的损耗叫功率损耗率并简称功耗率。变压器等设备中功率是重要的参数，功率因数是在供电系统中采用的重要技术指标。在电器工作过程中，一方面消耗有功功率，另一方面有大量的无功功率被输送给负荷，功率因数便是反应用电设备在消耗有功功率时所需要的无功功率。对负荷来说，用电设备多为感性负载，功率因数相对降低，便影响变压器和线路的良好运行造成较大的浪费。
二、无功功率和功率因数的调整
在供电电路中可以通过配置合理的无功功率补偿设备，提高系统的功率因数，降低损耗，达到节约电能的目的。
1) 无功功率和功率因数的关系
功率因数是指交流电路中电压与电流的相位差的余弦，用符号cosΦ表示，在数值上是有功功率和视在功率的比值，即cosΦ=P/S。
无功功率是指在电器运行中根据电磁感应原理，为了建立相应的工作条件，如变压器依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。所谓"无功功率"并不是"无用"的电功率，而是它的功率并不转化为使用的热能、机械能；因此供用电系统中除了需要有功电源，还需要无功电源，两者缺一不可。无功功率在电路系统中占用供配电设备的规模容量，同时增大了线路损耗，容易造成输电电网电压下降，影响电能传送质量和电网的经济高效运行能力。
功率因数衡量电气设备运行效率高低的重要参数，如与电路的负载有密切的关系，功率因数较低，说明在工作中，用于交变磁场转换过程中使用的无功功率较大，设备电能的利用率较低，线路供电损失较大。在相关管理标准中，对用电电气和单位的功率因数具有相应的标准要求。
提高电器的功率因数，要增加相应的无功功率补偿设备降低无功功率损耗，在提高电气的功率因数的方案中，通常采用静电电容器的方式来实施。静电电容器重量轻、投资少、故障范围小、安装方便、易于维护、有功功率损耗小等，在运行中能够具有自动控制的优点。安装静电电容器的方法在供用电系统中和相关电气设备中得到广泛的应用。
2) 变压器功率因数与有功功率损耗的关系
变压器运行过程中，需要损耗相当的无功功率，通常铜损耗和负荷视在功率的平方成正比，视在功率和变压器的功率因数成反比。通过提高功率因数可以降低视在功率，进而降低变压器运行过程中损耗的无功功率，提高运行效率。
3)功率因数与变压器容量关系
变压器工作过程中，应确保负载系数接近或等于最佳负载系数，变压器输出有功功率时，需用容量与变压器功率因数成反比，在输出一定的有功功率时，提高功率因数可以降低变压器的需用容量，进而提高变压器的供电能力。一是额定容量满足最大负载需要，另一个是选择变压器负载系数在经济节能区，负荷长期发展的要求。对于较难符合的负载需要采用一大一小的方式实现轮番供电以满足经济运行，达到节能降耗的目的。
在具体设计和施工过程中，需要按照实际用电电器的性质和参数波动情况，给出变压器运行状态，使得负荷处在变压器的经济范围内运行，可以根据变压器次级电流表监视和对照，采用调整负荷或功率因数的方式，实现运行的高效和节能。
4)功率因数与线路的有功功率损耗
前言：自然功率因数是指用电设备没有安装无功补偿设备时的功率因数，或者说用电设备本身所具有的功率因数。自然功率因数的高低主要取决于用电设备负荷的性质，如电阻性用电设备（白炽灯、电阻炉等）的功率因数就比较高，而电感性用电设备（荧光灯、异步电动机等）的功率因数就比较低。
如果能有效提高系统的自然功率因数，就能够使发、供电和用电等部门均得到明显的效益。提高自然功率因数是指不用任何补偿设备，采用降低各用电设备所需的无功功率来提高功率因数的方法。它不需增加投资，是最经济的提高功率因数的方法。
1.电动机
1.1 合理地选择和使用电动机
无功功率用于感应电动机励磁占电力系统总无功功率的70%左右，合理选用感应电动机，是提高自然功率因数的重要措施之一。因此，应保证电动机在75%以上的负荷状态下运行，尽量减少备用容量，否则不仅降低功率因数，增加电耗，而且也增加设备及供电系统的投资。
1.2 适当降低电动机运行电压
由异步电动机的无功功率与端电压的关系曲线可知，对于轻载运行电动机，可适当降低运行电压，以提高自然功率因数和节约电力、电能。降低运行电压的方式有两种：（1）对于有专变供电的电动机，可改变变压器的分接开关，或加装专用自耦接触式调压器、旋转式感应调压器和补偿式调压器，以适当降低电动机供电电压；（2）改变电动机内部接线。对于轻载电动机可将三角形接线改为星形接线（适用于负荷率为40%及以下） 来降低电动机运行电压，提高自然功率因数及效率。
1.3 安装空载自动断电装置
对于存在周期性空载运行的电动机，可安装空载自动断电装置，以控制电动机的空载损失。因为空载时电动机消耗的无功功率占额定负荷时所消耗的无功功率的60% ～70%，所以，此办法可以使电动机的自然功率因数显著提高。
1.4 提高电动机的检修质量
由于震动或弯曲，以及轴承的磨损或偏心，使电动机的气隙不均或过大，以及磁阻增大，导致电动机的无功功率需求量增加。因此，应定期检修电动机并提高检修质量。电动机是运行费用大于成本费用的机械设备，必要时应淘汰旧电动机，更换为新电动机。
2.变压器
2.1 合理选择与使用变压器
合理选择变压器的容量，低损耗变压器的最佳负荷率为50%。及时切除空载变压器，减少变压器的空载损失。对变压器实行并联运行以及对并联运行的变压器根据其负荷变化的特点实行经济运行。根据电网运行电压情况及时调整变压器的分接开关，防止变压器过激磁。
2.2 均衡变压器负荷
对于多台变压器的用户，均衡各变压器负荷可以减少变压器阻抗中的无功损耗，因而提高负荷的自然功率因数。均衡变压器的负荷还有降低变压器有功损耗、改善电压质量等作用。与此相似，当有多回低压架空线平行架设时，将其改造为并联运行，亦可以减少有功损耗、无功损耗和电压损耗，同时还可以改善电压偏低时电动机的启动条件。
2.3 停运空载变压器
变压器空载时的无功损耗为，停运空载变压器可以减少无功损耗，提高自然功率因数。例如， 某S N ＝100kVA 的变压器，I0 % ＝2.5，则停运空载变压器可节省2.5kvar 无功功率，同时还可以节省有功损耗。
3.采用电缆供电或减小架空线几何均距
在经济条件许可的情况下，采用电缆供电可提高自然功率因数。这是因为电缆线路的电抗为零，因而电缆供电没有无功损耗。此外，电缆线路的电容电流较大，有一定的无功补偿作用。减小架空线几何均距可以减小线路电抗，从而减少线路的无功损耗，达到提高自然功率因数的目的。采用小截面多回路的供电方式，也可以减小线路电抗，从而减少线路无功损耗。
4.星角变换
利用星形―三角形变换提高自然功率因数对于三角形接法的轻载电动机可以改为星形接法，实行降压运行，以达到提高自然功率因数和节约电力的目的。但是，这种改接方法必须满足两个条件：（1）电动机必须具有在临界负荷率以下稳定运行的工作状态；（2）在大于临界负荷率区，应无星形接法稳定运行的工作状态。
当电动机长期处于临界负荷率βL 以下工作状态时， 直接将电动机改为星形接法，其提高的功率因数和节电效果最为明显。当电动机处于轻载、重载两档运行时，采用三角形一星形自动切换装置，可较好地提高功率因数而获得节电效果。只有当电动机负荷率β小于βL 时，实行三角形―星形改接才有实际意义。由于电机极数不同，临界负荷率βL 就不同。
实践证明，当电动机从空载至30%负荷变化时，由三角形变为星形运行，其效率和功率因数的提高都是十分显著的。
5.调整负荷，实现均衡用电
供电电网负荷的大幅度变化，将增加供电设备的容量和线损。因为负荷曲线峰谷差大，则负荷曲线形状系数K 值也大。根据计算电能损耗的等值功率法，在供电量相同的情况下，等效功率大，无功电能损耗也大。如果K＝1 时，无功线损为100%，则当K＝1.05时，线损增加10%；当K＝1.1时，线损增加21%；当K＝1.2时，线损增加44%。因此，搞好调整负荷工作是降损节电的重要环节之一。在供用电管理工作中，应当重视负荷调整，实行高峰让电、限电，有计划地安排中午、后夜填谷负荷。
参考文献：
[1]刘成梁.《论供电系统中改善功率因数的必要性及方法》.安装,2009
[2]王智勇.《改善电网功率因数的意义和方法》.煤,2010
[3]濮贤成,钟诵平,程文.《实用降损技术讲座（一）自然功率因数与自然功率因数的提高》.农村电工,2004
